Ultraschall-Wasserzähler Hohe Präzision mit Time-to-Digital-Convertern

Neue SoCs mit der TDC-Messmethode bieten unter anderem eine hohe Genauigkeit bei Zeitmessungen: Einsatz in innovativen Wasserzählern.

Von den zehn Weltmarktführern für Ultraschall-Wasser- und Wärmemengenzähler setzen die ersten Hersteller die CMOS-basierenden Time-to-Digital Converter TDC-GP22 von acam messelectronic ein. Die Vorteile der zeitbasierten Messtechnologie: hohe Präzision und sehr geringer Stromverbrauch.

Die statische Ultraschallmethode ist bei Wasserzählern der mechanischen Messmethode überlegen. Durch fehlende bewegliche Teile besteht keine Verschleißanfälligkeit. Neben der elektronischen Auslesbarkeit (wireline oder wireless) ist aufgrund der unterschiedlichen Wasserqualität der Einsatz von Ultraschall-Wasserzählern in vielen Anwendungsbereichen sinnvoll.

Geschätztes Marktpotential für Wasserzähler bei weltweit 40 Millionen Stück

Ein Ultraschall-Wasserzähler kommt in der Produktion mit weit weniger Metall aus als herkömmliche Wasserzähler. Dadurch liegt sein Preis auf dem gleichen Niveau wie der für einen mechanischer Zähler, mitunter sogar darunter. Die neuen SoC-basierten Ultraschall-Wasserzähler lassen sich leicht in bestehende Systeme nachrüsten und einfach installieren. Das geschätzte Marktpotential für Wasserzähler liegt derzeit bei weltweit 40 Millionen Stück.

Und so arbeiten neue SoCs mit der TDC-Messmethode (Time-to-Digital Converter) - sie bieten unter anderem eine hohe Genauigkeit bei Zeitmessungen - bis zu 22 ps (Picosekunden) in der Einzelmessung - in Verbindung mit dem großen Dynamikbereich von bis zu 27 Bit.  Diese Genauigkeit wird selbst bei nicht stabiler Versorgungsspannung und über den Temperaturbereich von -40 bis +125°C erreicht.

Der TDC-GP21 und das Folgeprodukt TDC-GP22 sind 100% pin- und funktionskompatibel. Der TDC-GP22 bietet eine erweiterte Funktionalität. Speziell die „first-wave-detection“ und die Pulsweitenmessung zur Blasendetektion erlauben den Einsatz in hochdynamischen Wasserzählern. Analoge Elemente wie ein Chopper-stabilisierter Komparator und Analogschalter sorgen für eine hervorragende Stabilität der Messergebnisse. Gleichzeitig wurde die Stromaufnahme weiter reduziert, um auch Messraten bis 8 Hz mit weniger als 10µA zu realisieren.

Der TDC-GP21/GP22 eignet sich perfekt für die Realisierung ultra-kompakter und preisgünstiger Ultraschall-Durchfluß- und Wärmemengenzähler.

Technische Merkmale

  • 1 Kanal mit typ. 90 ps Auflösung
  • Double Resolution Mode mit 45 ps Auflösung, Quad Resolution Mode mit 22 ps Auflösung
  • Messbereich 500 ns bis 4 ms
  • 3 fache Multihitfähigkeit

Analoger Eingangsschaltkreis

  • Chopper-stabilisierter Komparator mit geringer Offset-Drift
  • Auswahl / Umschaltung des Eingangskanals über 2 integrierte Analogschalter
  • Die externe Beschaltung reduziert sich auf 2 Widerstände und zwei Kondensatoren

TDC-GP22 Neuerungen

  • First-Hit Detection bei der Ultraschallmessung
  • Pulsweitenmessung
  • Luftblasen- und Leerrohrerkennung

acam messelectronic, Halle 12, Stand 135